海水与河水的分界线为什么会变化的科学故事
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大家知道,河水是淡水,海水是咸水。河流不断地将淡水输往海洋,在河口附近海域与海水混合,并因此形成低盐的河口混合水,又称冲淡水。由于冲淡水的密度小于海水的密度,它浮托于海水之上,在惯性和浮力的作用下,呈羽状流形式向海扩散。当低盐的冲淡水在上层向海扩散时,高盐的海水则以补偿流的形式从底部楔入到冲淡水层之下。由于两者的密度差异,在冲淡水与海水之间便形成一个界面。该界面向河口方向倾斜,在海面上表现为一条呈弧形分布的线,这条线大体上代表海水与河水的分界线。在界面附近的海面上经常出现泡沫线,有时还可以看到油污、塑料、木头、玻璃瓶及动物尸体等污染物和废弃物构成的碎屑线,这些成为了判别海水与河水分界线的标志之一。如在美国哈得孙河口,曾经观测到碎屑线延伸距离长达30千米以上。
河流在通过河口向海洋输出径流淡水的同时,也将泥沙、有机质及营养盐等物质携带入海。因此,源自河流的冲淡水不仅在悬浮泥沙的含量上高于外围海水,而且因含有丰富的营养物质导致浮游植物大量繁殖,含量显著高于周边海水。不同河口的冲淡水或由于泥沙含量高,或由于浮游植物含量高,或两者兼而有之,导致水色发黄,这也就是河口附近海域色线形成的原因。
海水与河水的分界线为什么会变化的科学故事点评河口冲淡水与海水分界线的位置始终处于不断变化之中,主要是受径流、潮汐潮流及沿岸流的制约。首先,由于河流径流量的年际变化较大,洪季时径流量大,冲淡水扩散范围大;枯季时径流量小,冲淡水扩散范围小。如长江河口冲淡水的主体边界,洪季时一般可达东经123°附近,而在枯季时退缩至长江河口口门一带,相距近100千米。其次,冲淡水与海水的分界线会随潮周期(包括年、月和日周期)发生脉动变化,涨潮时向陆移动,落潮时向海迁移,其移动幅度随不同潮周期而变化。此外,河口冲淡水与海水分界线还受到沿岸流的影响。如长江河口冲淡水在冬季大多向东南偏转,但在夏季时因受台湾暖流的影响而有着向东北转向的趋势。
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